DE3035386A1 - Waermeuebertragende elemente fuer regenerativen waermeaustausch - Google Patents

Description

"Wärmeübertragende Elemente für regenerativen

Die Erfindung betrifft wärmeübertragende Elemente für regenerativen Wärmeaustausch.

Die Erfindung geht aus von bekannten Latentwärmespeichern, die als Elemente mit großer Wärmekapazität bekannt sind.

Diese Latentspeicher übertragen die Wärme aus dem heissen Dereich in den kalten Bereich mittels indirektem Medium, z. B. metallische oder chemische Verbindungen, welche im heißen Bereich verschmelzen und im kalten Bereich erstarren.

Die bekannten Latentspeichermassen sind als unbewegte Platten oder als Behälter gebaut.

In vielen technischen Fällen, besonders bei Wärmetauschern zwischen Gasen mit hohem Staub- und Rußgehalt oder verunreinigten Flüssigkeiten, bilden sich an der Wärmeaus-.tauscheroberflache der bekannten Wärmetauscher Verkrustungen, die nur sehr richwer zu entfernen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, wärmeübertragende Elemente zu schaffen, die einen problemlosen und intensiven Wärmeaustausch ermöglichen und deren Reinigung ohne großen apparativen Aufwand erfolgt.

ORIGINAL INSPECTED

3C353S6

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elemente als starre Hohlkugeln oder als hohler Vielflä'chner aus temperatur- und korrosionsbeständigem Material ausgebildet sind, wobei der freie Innenraum voll oder teilweise mit einer Latentspeichermasse gefüllt ist.

Desweiteren können die erfindungsgemäßen Elemente in einer Wirbelschicht bzw. einer Schüttschicht Verwendung finden.

Im Unterschied zu den bekannten Wärmespeichermassen sind die erfindungsgemäßen Elemente während der Arbeit in Bewegung als Wirbelschicht oder Schüttschicht.

Wärmeübertragung aus einem heißen in einen kalten Bereich erfolgt durch zyklischen Transport der Elemente zwischen den heißen und den kalten Bereichen.

Im Heißraum erfolgt die Wärmespeicherung in den Elementen durch Erhitzung der Wand und des Latentspeichers als Feststoff (innen), aber auch durch das Schmelzen der Füllung und Erhitzung der flüssigen Phase nach dem Schmelzen des Latentspeichers.

Nach dem Transport der Elemente in den Kaltraum erfolgt die Wärmeabgabe durch Abkühlung der Wand und der flüssigen Phase (innen) bis zur Erstarrungstemperatur und weiter auch durch Abgabe der Erstarrungswärme und Wärme der Abkühlung der Latentspeichermasse als feste Phase.

Der entscheidende Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäßen Elemente leicht zu reinigen sind, d. h. sie reinigen sich bei der Verwendung als Wirbelschicht oder Schüttschicht zwangsläufig von selbst«

Pie erfindungsgemäßen Elemente funktionieren ähnlich wie die Latentspeichermasse und haben gleichzeitig eine hohe Wärmedurchgangszahl an der Grenze Gas Elementoberfläche in einer Wirbelschicht und eine große Wärmekapazität durch Füllung mit einer Latentspeichermasse .

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Element als Hohlkugel,

Fig. 2, verschiedene Anordnungen des erfindungs-3, 4, 5 gemäßen Elementes in einem Ljungström-Wärmetauseher,

Fig. 6 die Verwendung der erfindungsgemäßen

Elemente in einem Kolonnen-Wärmetauscher als Wirbelschicht,

Fig. 7 die Anordnung der Elemente in einem Kolonnenwärmetauscher als statische Schicht.

Das erfindungsgemäße Element, wie es Fig. 1 zeigt, besteht aus der Hohlkugel 1, die aus der Wandung 2 (mit oder ohne Kapillarstruktur 5 an der inneren Seite der Wandung 2), der Latentspeichermasse 3 und des Inertgases 4, im Falle, wenn die Hohlkugel 1 nur teilweise mit der Latentspeichermasse gefüllt ist.

Dabei kann die Latentspeichermasse aus einem Metall, z. B. Natrium, Aluminium oder für hohe Temperaturen Silber oder aus chemischen Verbindungen, wie z. B. LiH, LiF, MgF₂ od.dgl. bestehen.

DieWandung 2 kann dabei aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen bestehen.

ORIGINAL INSPECTED

Die Fig. 2 bis 4 zeigen einen Rotor eines Ljungström-Wärmetauschers 6 mit senkrechter Achse 7. Bei Fig. 2 befinden sich die erfindungsgemäßen Elemente 1 oberhalb konventioneller Speichermassen8, bei Fig. 3 unterhalb. Die Fig. 4 zeigt einen Ljungström-Wärmetauscher ohne konventionelle Speichermassen nur mit den erfindungsgemäßen Elementen 1. Mit 9 ist der Kaltgaseintritt und mit Io ist der Heißgaseintritt bezeichnet. Je nach der Richtung, in der die Elemente 1 angeströmt werden, bildet sich eine statische Schicht oder eine Wirbelschicht. Die Wirbelschicht bildet sich nur dann, wenn die Gasströmung von unten in den Wärmetauscher eingeführt wird. Wenn zum Beispiel die Achse des Rotors 6 waagerecht angeordnet ist (Fig. 5), dabei die Elemente 1 als statische Schicht ausgebildet sind, erfolgt die Reinigung der Elemente durch die Umwälzung im Soktorraum ohne zusätzlichen Energiebedarf für eine Abblasevorrichtung. Die Fig. 6 zeigt einen Kolonnenwärmetauscher mit einer Wirbelschicht, bei der das heiße Gas bei 11 eingeführt wird, die Elemente 1 erwärmt und bei 12 die Kolonne wieder verläßt. Das Kaltgas tritt bei 13 ein und verläßt die Kolonne bei 14. Die erhitzten Elemente sinken durch eine Vorrichtung 15 nach unten in den unteren Teil der Kolonne und werden über ein nicht näher dargestelltes pneumatisches oder mechanisches Transportsystem 16 in den oberen Teil der Kolonne zurückgeführt.

Die Fig. 7 zeigt eine Warmetauschkolonne mit statischer Schicht, bei der die erwärmten Elemente 1 mittels z. B. einer Zellenradschleuse 17 in den unteren Teil der Kolonne portionsweise gelangen, dort das Kaltgas erwärmen und über das Transportsystem 16 in den oberen Teil der Kolonne zurückgeführt werden.

Claims (2)

L. & C. Steinmüller Gm'oB : Postfach 1949/196O 527o Guiranersbach, den 16.o9.198o Pa 8ol4/HGm 8006 Kl. /Al. Schutzansprüche

1. Wärmeübertragende Elemente für regenerativen Wärmeaustausch, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) als starre Hohlkugel oder als hohler Vielflächner ausgebildet sind, wobei der freie Innenraum teilweise oder voll mit einer Latentspeichermasse (3) oder auch teilweise mit inertem Gas (4) gefüllt ist.

2. Verwendung der wärmeübertragenden Elemente nach Anspruch 1 als Wirbelschicht und/oder statische Schicht,

ORIGINAL, IMSPECTED